Лекция 7 ВВ и ВРЗ

1
ИСТОЧНИК: Охрана труда в машиностроении: Учебник для
машиностроительных вузов/Под общ.ред.Е.Я.Юдина,
2-е изд. – М.:Машиносмтроение,1983.-432 стр.
(Лекции)
Лекция 7. Вредные вещества в воздухе рабочей зоны. Защита
атмосферного воздуха от загрязняющих веществ.
Характеристика ВПФ
Воздух рабочей зоны (ВРЗ) характеризуется:
- нормальным составом и наличием вредных примесей.
Состав воздуха: азот
кислород
инертные газы
углекислый газ
прочие газы
- 78,08%,
- 20,95%,
- 0,93%,
- 0,03%,
- 0,01%.
В составе воздуха присутствуют отрицательные и положительные ионы
(легкие и тяжелые).
Для человека благоприятны отрицательные ионы кислорода воздуха
(аэроионы).
В воздухе, особенно на ПРОИЗВОДСТВЕ присутствуют вредные
вещества (ВВ) в виде:
- паров и газов,
- твердых и жидких АЭРОЗОЛЕЙ, которые делятся на:
* пыли, содержащие твердые частицы размером более 1 мкм,
* дым, содержащий твердые частицы размером менее 1 мкм,
* туман, содержащий жидкие частицы размером менее 10 мкм.
Различают пыли
- крупнодисперсные (размер частиц более 50 мкм),
- среднедисперсные (размер частиц 50 - 10 мкм),
- мелкодисперсные (размер частиц менее 10 мкм).
Среди
ПЫЛЕЙ
наибольшую
опасность
мелкодисперсная пыль, которая
-свободно проникает в легкие человека,
-обладает повышенной активностью,
-труднее улавливается,
-практически не оседает, находясь в состоянии витания.
представляют
2
На производстве имеет место выделение следующих ВВ в воздух:
- литейное производство *плавка цветных металлов и сплавов в электродуговых, индукционных и
др. печах - пыль, оксид углерода, оксид азота, диоксид серы; *литье
жидкого металла в формы - бензол, фенол, формальдегид и др.; *выбивка
отливок на механических решетках - пыль, оксид углерода,
аммиак).
- кузнечно-прессовое производство -пыль,оксид углерода,диоксид серы...
- термическое производство - пары и продукты горения масла, аммиак, циноводород...
- гальванические цеха *травление - пары и туман серной кислоты;
*фосфатирование,воронение,анодирование... - фтороводород, кислоты,
оксиды хрома, циановодород...;
*механичесая очистка и обезжиривание поверхностей - пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щелочей...
- механическая обработка металлов на станках - пыль, туманы масел и
эмульсий...
- механическая обработка полимерных материалов - пыль, фенол,
формальдегид, стирол...
- сварка металлов и резка - сварочный аэрозоль (пыль
мелкодисперсная - размером до 5 мкм, содержащая - оксиды
металлов /хрома, никеля, железа/, марганец, фториды), оксид
углерода и оксид азота...
* при плазменной резке - еще озон.
- лужение и пайка - оксид углерода, фтороводород, аэрозоли (свинец и его
соединения)...
- окраска - пары растворителей, окрасочный аэрозоль (состав зависти от
применяемых растворителей, лакокрасочных материалов и покрытий).
3
Воздействие фактора
Воздействие вредных веществ на организм зависит от
- химического состава (а для пыли - еще от дисперсности и формы
частиц),
- концентрации,
- длительности действия,
- параметров окружающей среды,
- индивидуальных особенностей человека
ВВ проникают в организм через
-дыхательные пути (главным образом), что наиболее опасно, т.к. через
разветвленную легочную ткань поступают непосредственно в кровь, кожный покров,
-пищеварительный тракт.
ВВ вызывают
- отравления
*острые (при кратковременном поступлении больших количеств - при
авариях) и
*хронические (при постепенном и длительном поступлении, накапливании
массы вредного вещества или вызываемых им изменений).
- профессиональные болезни.
По Р 2.2.2006-05 и ГОСТ 12.0.003-74
К физическим факторам (I группа) относятся ВВ в виде
* аэрозоли (пыли) преимущественно фиброгенного действия:
пыли металлов, пластмасс, наждачные, корборундовые, кремнийсодержащие, древесные, стеклянные;
волокна минеральные /асбест/.
- вызывают раздражение слизистых оболочек дыхательных путей,
проникают в легкие, приводят к развитию соединительной ткани в
воздухообменной зоне и мельчайшему рубцеванию /фиброзу/ легких,
- приводят к возникновению ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ
ЗАБОЛЕВАНИЙ - пневмокониозов: силикоз, асбестоз, пылевой
бронхит... Профзаболевания пылевой этиологии по частоте
возникновения занимают среди всех профзаболеваний в разные
годы и в различных отраслях ПЕРВОЕ-ВТОРОЕ место, деля его с
вибрационной болезнью).
4
К химическим факторам (II группа) относятся ВВ:
* раздражающие - вызывают раздражение слизистых оболочек и дыха тельного тракта (хлор, аммиак, оксиды серы, азот, озон ...);
* общетоксические - вызывают общее отравление организма в целом
(оксид углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол...);
* сенсибилизирующие/сенсибилизация-повышение чувствительности/
вызывают
-сенсибилизацию, когда повторное воздействие ВВ вызывает больший эффект, чем предыдущее,(бериллий и его соединения, карбонилы никеля, железа, соединения шесшестивалентного хрома...),
-аллергию и повышенную чувствительность организма к химическим
веществам (формальдегид, растворители, лаки на основе нитро- и нитрозо соединений, диметиламиноазобензол и другие антибиотики...);
* канцерогенные - провоцируют опухоли (бенз/а/пирен, асбест, циклические амины, ароматические углеводороды, хром, никель,...),
* влияющие на репродуктивную /детородную/функцию - вызывают
врожденные пороки развития и последующее здоровье потомства
(растворители, бензин, борная кислота, аммиак, ртуть, свинец,
стирол, радиоактивные изотопы...),
* мутагенные - вызывают нарушение генетического кода, изменение
наследственной
информации,
преждевременное
старение,
повышение
общей
заболеваемости,
злокачественных
новообразований (свинец, ртуть, марганец, этиленамин, окись
этилена, хлорированные углеводороды, радиоактивные изотопы,
ДДТ, дефолианты...).
По степени воздействия на организм ВВ согласно ГОСТ 12.1.007-76
делятся на 4 класса опасности:
1-й класс - чрезвычайно опасные (ПДК = менее 0,1 мг/м3)
/ртуть, свинец/;
2-й класс - высокоопасные (ПДК = 0,1 - 1,0 мг/м3)
/марганец, акрилонитрил, бензол, медь/;
3-й класс - умеренно опасные (ПДК = 1,1 - 10,0 мг/м3)
/оксид азота, алюминий, аминопласты, сернистый ангидрид/;
4-й класс - малоопасные (ПДК = более 10,0 мг/м3)
/оксид углерода, аммиак, ацетон, пыль цемента/.
5
В воздухе рабочей зоны могут присутствовать ОДНОВРЕМЕННО
несколько ВВ, которые оказывают комбинированное действие на
организм.
Типы комбинированного действия:
- суммация (аддитивность) - суммарный эффект действия смеси равен
сумме эффектов действующих компонентов (пример, аллергены эпихлоргидрин и формальдегид; наркотическое действие смеси
углеводородов - бензола и изопропилбензола, комбинации спиртов;
ароматические углеводороды - толуол и бензол, толуол и ксилол);
- потенцирование (синергизм) - усиление эффекта воздействия (эффект,
превышающий суммацию) (пример, совместное действие диоксида хлора и
серы, алкоголь повышает опасность отравления анилином ,ртутью и др.
промышленными ядами).
Возможно также
-антагонистическое действие - компоненты ослабляют друг
друга(эффект
менее
аддитивного)
(пример,
антидотное
/обезвреживающее/ взаимодействие между эзерином и атропином);
-независимое действие - комбинированный эффект не отличается от
изолированного действия каждого из ядов в отдельности с
преобладанием эффекта наиболее токсичного вещества (пример,бензол
и раздражающие газы, смесь продуктов сгорания и пыли).
6
Нормирование фактора
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны регламентируется величиной ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
(ПДК) в мг/м3.
ПДК как правило установлены на уровне в 2-3 раза более низком, чем
ПОРОГ ХРОНИЧЕСКОГО действия.
При выявлении специфического характера действия вещества - мутагенного, канцерогенного, сенсибилизирующего - ПДК снижают в 10 раз и
более.
ПДК для ВВ установлены в ГОСТ 12.1.005-88 "ССБТ. Общие
санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны", а также в
ГН 2.2.5.1313-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных
веществ в воздухе рабочей зоны"(для более чем 2259 видов ВВ).
Устанавливаются ПДК:
- среднесменная ПДКсс - предельная концентрация, усредненная за 8-часовую рабочую смену (для веществ, обладающих свойством накапливаться
/кумуляция/ в организме - свинец, ртуть, медь; аэрозолей преимущественно фиброгенного действия - АПФД);
- максимальная ПДКм - максимальная концентрация, возникающая при
ведении технологического процесса, усредненная при отборе проб за
промежуток времени, равный 15 мин (в период наиболее активных
химических и термических процессов
- электрохимических,
пиролитических и др.; при загрузке, выгрузке, затаривании химических
веществ; при размоле, сушке сыпучих материалов, в трудно
вентилируемых участках.
Гигиеническая оценка комбинированного АДДИТИВНОГО действия
должно отвечать условию
n
Сi
_________
≤
∑
1
i=1 ПДК i
где Ci - концентрации каждого вещества в воздухе, мг/м3,
ПДКi - предельно-допустимые (нормируемые) концентрации этих веществ,мг/ м3.
7
В нормативах указывается:
- преимущественное агрегатное состояние в условиях производства
(п - пары и/или газы; а - аэрозоль; а+п - смесь паров и аэрозоля);
- особенности действия на организм
(О - вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе;
А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условия;
К - канцерогены;
Ф - аэрозоли преимущественно фиброгенного действия);
- класс опасности;
- необходимость специальной защиты кожи и глаз
(значок + после наименования вещества).
На ряд ВВ на первом этапе регламентации нормативов ВРЕМЕННО (на
ДВА года ??) устанавливаются
ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных
веществ в воздухе рабочей зоны (например ГН 2.2.5.2308-07
"Ориентировочные безопасные уровни воздействия /ОБУВ/ вредных
веществ в воздухе рабочей зоны").
8
Методы и средства КОНТРОЛЯ
В зависимости от класса опасности ВВ рекомендуется следующая периодичность контроля:
для вещества I класса опасности - не реже 1 раза в 10 дней,
II класса
- 1 раз в месяц,
III класса
- 1 раз в 3 месяца,
IV класса
- 1 раз в 6 месяцев.
Методы контроля концентрации ВВ:
- экспрессные,
- лабораторные,
- автоматизированные.
Экспрессные методы редставляют собой отбор проб воздуха в зоне
дыхания и прокачивания (просасывания) его через ИНДИКАТОРНЫЕ
ТРУБКИ, которые заполнены специальными составами, изменяющими свой
цвет подвоздействием конкретных ВВ, содержащихся в пробе. Длина
окрашенной части трубки определяет по специальной тарировочной шкале
значение концентрации контролируемого вещества.
Для отбора проб (просасывания) воздуха применяют:
-ручной насос-пробоотборник типа НП-3М, позволяющий прокачивать
дозированный объем воздуха (кратный 50 см3);
-аспиратор (модель 822), производящий отбор воздуха с помощью ротационной воздуходувки и позволяющий замерять скорость (и объем
прокачиваемого для анализа воздуха).
Метод стандартизован ГОСТ 12.1.014-84 "ССБТ .Воздух рабочей зоны.
Методы измерения концентрации вредных веществ индикаторными
трубками".
Имеются индикаторные трубки для контроля:
азота окислы, аммиак, сернистый ангидрид, ацетон, бензин, бензол, ксилол,
сероводород, толуол, углеводороды нефти, окись углерода, фенол,
формальдегид, хлор и другие.
Применяют портативные газоанализаторы для контроля ВВ непосредственно на рабочих местах. (например, газовые хроматограф ФГХ-1 для
контроля ацетона, бензола, толуола, бутилового и изобутилового спирта и
некоторых других веществ.
Имеются системы автоматизированного слежения за концентрациями
особо опасных веществ по типу мониторинга.
Лабораторные
методы
предусматривают
отбор
проб
в
производственных условиях (например, с помощью аспиратора модели 822)
с последующим их анализом в лабораторных условиях одним из
следующих методов:
9
-гравиметрическим, основанном на точном взвешивании на аналитических
весах фильтров с осевшей на ней твердой фракцией ПЫЛИ;
-фотометрическим,
основанном
колорометрических
реакциях
анализируемых веществ и сравнении на фотоэлектроколориметрах
оптической плотности растворов, приготовленных из взятых проб воздуха,
и градуировочных растворов с разными концентрациями определдяемого
вещества;
-полярографическим, основаном на сравнении записей на полярографах
градуировочных растворов и растворов приготовленных из взятчх проб
воздуха;
-газохроматографическим с помощью хроматографической колонки,
заполняемой анализируемым веществом с известной концентрацией.
(возможно применения портативных газовых хроматографов).
При неизвестном составе ВВ используют хроматографы и масс-спектрографы в стационарных лабораториях.
10
11
Методы и средства ЗАЩИТЫ
Наиболее очевидное и радикальное средство защиты от выделения ВВ
состоит в изменении технологии таким образом, чтобы
- или исключить процессы, связанные с выделением данного ВВ (естественно, без замены его другим ВВ),(например, применением печатных
плат, исключающих процесс ручной пайки электрических схем);
- или удалить человека оператора из зоны выделения (и воздействия) ВВ
(например, введением полной автоматизации и/или роботизации
процесса).
Основное, наиболее эффективное и РЕАЛЬНОЕ средство обеспечения
чистоты и допустимых параметров воздуха рабочей зоны - это
ВЕНТИЛЯЦИЯ.
Вентиляция выполняет одновременно функции нормализации микроклимата и удаления ВВ из воздуха рабочей зоны дыхания.
ОБЩЕОБМЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
Общеобменная вентиляция применяется,
если ВВ, образующиеся при выполнении технологических процессов,
- поступают непосредственно в воздух производственного помещения,
- рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению.
Необходимый воздухообмен для удаления вредных паров и газов можно
определить по формуле:
L = mвр /( qрз - qпр ), где
L = L пр, количество удаляемого или приточного воздуха в помещении,м3/ч
(Для поддержания нормального давления в рабочей зоне должно быть
Lпр = Lуд = L)
mвр – количество (масса) вредного вещества, поступающего в воздух
помещения, мг/ч;
qрз = q1 – концентрация вредного вещества в воздухе, удаляемом из
помещения системой вентиляции, мг/м3;
(Для рабочей зоны - рз - можно принимать qрз ≤ ПДК ,
ПДК– предельно допустимая концентрация удаляемого вредного вещества),
qпр = qin– концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м3;
qпр ≤0,3 ПДК.
Более точная формула расчета воздухообмена по концентрации вредных веществ в воздухе рассматривалась в теме микроклимата.
При поступлении в воздух рабочей зоны одновременно нескольких ВВ
разнонаправленного
действия
вооздухообмен
принимают
по
максимальному значению, полученному расчетом по приведенной
формуле для каждого ВВ.
12
При поступлении в воздух рабочей зоны одновременно нескольких
ВВ однонаправленного действия вооздухообмен принимают равным сумме
воздухообменов, необходимых для разбавления каждого вещества до его
предельно допустимой концентрации С при совместном действии ВВ (эти
концентрации С меньше нормируемых ПДК).
Такими допустимыми считаются концентрации С, отвечающие
формуле: С1 / ПДК1 + С2 / ПДК2 + .... + Сn / ПДК n ≤ 1
МЕСТНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
Весьма распространена и эффективна МЕСТНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ,
которую устраивают, когда загрязнения можно улавливать непосредственно
у мест их возникновения.
Местная ВЫТЯЖНАЯ вентиляция устраивается в виде:
укрытий или местных отсосов.
Количество воздуха Lуд (м3/час), которое необходимо удалить от укрытий
и отсосов, определяют по формуле:
Lуд = 3600 v.Fо,
где Fо - площадь открытых проемов, отверстий, не плотностей, через которые засасывается воздух, м2;
v - скорость воздуха в этих проемах и отверстиях, м/с.
Скорость воздуха в проеме отсоса v зависит от класса опасности вещества и типа воздухоприемника местной вентиляции (v = 0,5 - 5 м/с).
Укрытия с отсосом характерны тем, что источник вредностей находится
внутри них. В укрытии создается разряжение, вредные вещества по
воздуховодам удаляются из укрытий. Такой способ предотвращения
выделения вредных веществ в помещение называется АСПИРАЦИЕЙ.
13
Конструктивно укрытия с отсосом могут быть:
закрытыми, полуоткрытыми и открытыми.
Наиболее совершенно и эффективно ПОЛНОЕ УКРЫТИЕ машин и
механизмов, выделяющих ВВ, в закрытых кожухах, камерах, боксах,
которые герметично или плотно закрывают оборудование.
Полуоткрытые отсосы не полностью, но в достаточно большой мере
закрывают источник выделения ВВ, и потому весьма эффективны.
Наиболее распространены в вид вытяжных шкафов, в которых
незакрытыми остаются проемы для обслуживания, через которые поступает
в них воздух из помещения. Применяют при термической и гальванической
обработке металлов, окраске деталей, развеске и расфасовке сыпучих
пылящих или выделяющих ВВ материалов (особенно в химических и
биологических лабораториях). (Иногда вытяжной шкаф оказывается
полностью закрытым, если в него встроены специальные перчатки для
манипулирования в его внутреннем объеме - например, при сварке в
атмосфере специальных газов.)
Открытый отсос в своем наиболее простом и распространенном виде
- это - ВЫТЯЖНОЙ ЗОНТ, устанавливаемый над ваннами различного
назначения (например, для гальванических покрытий), электро- и
индукционными печами. Зонт может быть открыт со всех сторон или
частично с одной, двух и трех сторон. Наиболее равномерное всасывание при угле раскрытия зонта менее 60о.
ОТСАСЫВАЮЩИЕ ПАНЕЛИ применяют для удаления вредных
выделений, увлекаемых конвективными токами, из зоны ручных операций с
протяженным источником выделения ВВ - при электросварке, пайке,
газовой резки метала, склейке мелких деталей.
БОРТОВЫЕ ОТСОСЫ в виде щелевидных воздуховодов устраивают
вдоль одного или двух противоположных бортов производственных ванн
(например, гальванических) для удаления вредных паров и газов.
Для удаления пыли от различных станков (особенно шлифовальных,
обдирных,
заточных
и
т.п.)
применяют
ПЫЛЕПРИЕМНЫЕ
УСТРОЙСТВА в виде защитно-обеспыливающих кожухов, воронок и т.п.
14
Средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗ ОД):
- фильтрующие, обеспечивают защиту в условиях ограниченного
содержания вредных веществ и при содержании кислорода в воздухе
менее 18%;
*респираторы состоят из полумаски и фильтра;
подразделяются на:
-ПРОТИВОПЫЛЕВЫЕ (фильтрующая полумаска "Лепесток", 3М
и др.);
-ПРОТИВОГАЗОАЭРОЗОЛЬНЫЕ
(полумаска с клапаном выдоха "Нева-В" /от кислых газов/ и
"Нева- -К" /от аммиака/ - при концентрации газов до 15 ПДК;
резиновые полумаски с клапанами вдоха и выдоха РПГ-67 -при
концентрации газов до 10 ПДК и РУ-60М -при концентрации газов
до 10-15ПДК и пыли до 100мг/м3);
*противогазы (ППФМ-92 со сменными двумя поглощающими
коробками и одной фильтрующей, с переговорным устройством).
- изолирующие, обеспечивают защиту в условиях недостаточного содержания в воздухе кислорода и при повышенных концентрациях ВВ;
применяют при аварийных м спасательных работах, а также при выполнении тяжелых работ, например, при окраске замкнутых объемов;
*шланговые
*кислородные
От защиты от ВВ рук и кожных покровов используют
СПЕЦОДЕЖДУ и ПЕРЧАТКИ /РУКАВИЦЫ/.
Применяют ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ (в т.ч.кислото- щелочестойкие) перчатки, лабораторные перчатки (нитриловые, латексные и др.
ПАСТЫ и КРЕМЫ выполняют роль "биологических" перчаток
(например, СИЛИКОНОВЫЙ крем для защиты рук от воды, растворов
солей, кислот и щелочей).